数据通信 第7章 网络设备与传输介质

1、1,第 7 章 网络设备和传输介质,功能 数据的封装与解封 发送时将上一层交下来的数据加上首部和尾 部，成为以太网的帧。接收时将以太网的帧 剥去首部和尾部，然后送交上一层 。 链路管理 主要是半双工方式下CSMA/CD协议的实现 编码与译码 即曼彻斯特编码与译码,7.1 网络设备,1、网络接口卡NIC,计算机网络技术,2,沈阳理工大学应用技术学院,分类 根据传输速率分类 10Mbit/s网卡 10/100Mbit/s自适应网卡,7.1 网络设备,计算机网络技术,3,沈阳理工大学应用技术学院,分类 根据传输速率分类 1000Mbit/s网卡,7.1 网络设备,计算机网络技术,4,沈阳理工大学应用

2、技术学院,分类 根据传输速率分类 万兆网卡,7.1 网络设备,计算机网络技术,5,沈阳理工大学应用技术学院,分类 根据总线类型分类 ISA总线型网卡 PCI总线型网卡 PCMCIA型网卡 USB网络适配器,7.1 网络设备,计算机网络技术,6,沈阳理工大学应用技术学院,分类 根据端口类型分类 RJ-45网卡 BNC端口网卡 光纤端口网卡 无线网卡,7.1 网络设备,计算机网络技术,7,沈阳理工大学应用技术学院,功能特点 交换机是一种具有简化、低价、高性能和高端 口密集特点的交换产品。 一般工作在数据链路层，按硬件地址转发数据 包。 交换机的每个端口都是独立的冲突域，由它构 成的网络是全双工网络

3、。但所有端口共享广播域。,7.1 网络设备,2、交换机,计算机网络技术,8,沈阳理工大学应用技术学院,根据使用的网络技术划分,以太网交换机,令牌环交换机,ATM交换机,FDDI交换机,用于局域网，使用最广泛，价格较低,用于电信网的主干，高端，价格贵,用于早期使用光纤的校园网，目前少见,用于令牌环网，目前少见,ATM技术简介： ATM称为异步传输模式，以信元为单位，又称信元中继，采用面向连接技术，具有电路交换和分组交换的双重性，用于电信网的主干。适用于高速信息传送和对服务质量的支持，还具备了综合多种业务的能力，以及动态带宽分配与连接管理能力和对已有技术的兼容性。,交换机的分类,7.1 网络设备,

4、计算机网络技术,9,沈阳理工大学应用技术学院,根据应用的规模划分,工作组交换机,骨干交换机,中心交换机,支持100信息点；带宽10/100M；固定配置；无网管,支持300信息点；带宽可达1000M；固定配置或模块配置；有光纤模块；简单网管,支持500信息点；带宽可达万兆；模块化；网络管理；硬件冗余；,7.1 网络设备,计算机网络技术,10,沈阳理工大学应用技术学院,根据交换机工作的协议层划分,二层交换机,三层交换机,四层交换机,工作在第二层；能够根据MAC地址完成不同端口间的数据交换；支持VLAN划分,工作在第三层；除二层功能外还具有路由功能；可实现VLAN间的互通,工作在第四层；除前两层功能

5、外还可以识别上层应用程序，实现带宽分配、故障诊断、应用程序数据流访问控制等功能,7.1 网络设备,计算机网络技术,11,沈阳理工大学应用技术学院,交换机的工作过程-学习,7.1 网络设备,计算机网络技术,12,沈阳理工大学应用技术学院,交换机的工作过程-泛洪 假设交换机还和其他交换机相连,7.1 网络设备,计算机网络技术,13,沈阳理工大学应用技术学院,交换机的工作过程-转发 假设主机A要向主机D发送消息。,7.1 网络设备,计算机网络技术,14,沈阳理工大学应用技术学院,交换机的工作过程-过滤 假设主机B要向主机C发送消息。,7.1 网络设备,计算机网络技术,15,沈阳理工大学应用技术学院,

6、交换机主要支持三种工作方式：存储转发、直 通式和自由分段，下面分别予以介绍。 存储转发模式 当交换机运行存储转发模式时，在转发数据帧 之前必须接收整个帧。交换机接收到完整的数据 帧以后，检查其源地址和目标地址，并对整个帧 进行CRC（循环冗余校验）。若无错，则转发该 帧，若有错，则丢弃该帧。,7.1 网络设备,交换式以太网的数据帧转发过程,计算机网络技术,16,沈阳理工大学应用技术学院,直通转发模式 也称为直通式，允许交换机在检查到数据帧 中的目标地址时就开始转发数据帧。目标地址 在数据帧中占用6个Byte（这6Byte正是目标设 备的MAC地址），所以直通式的延迟很小。,7.1 网络设备,计

7、算机网络技术,17,沈阳理工大学应用技术学院,自由分段模式 自由分段方式有效地结合了直通式和存储转 发模式的优点。当交换机工作在自由分段模式 时，它只检查数据帧的前64字节，如果前 64字 节没有出现错误，交换机就转发该帧。反之 ， 如果检测到前64Byte出错，交换机就丢弃该帧。,7.1 网络设备,计算机网络技术,18,沈阳理工大学应用技术学院,7.1 网络设备,3、路由器,功能特点 路由器是工作在异种网络之间的一个网络互 联设备。 工作在网络层。 路由器的每个端口都是独立的冲突域，且每 个端口都属于独立的广播域。,计算机网络技术,19,沈阳理工大学应用技术学院,当路由器从某个接口接收到数据

8、包，路由器将包 头打开检查目的地址。通过目的地址查路由表，找 到下一跳地址，然后通过相应端口将包发至下一跳。,LAN0,LAN1,Serial 0,Serial 1,RTA,数据包,2.2.2.3,4.4.4.1,6.6.6.3,目的地址 5.5.5.0,路由器的工作原理,7.1 网络设备,计算机网络技术,20,沈阳理工大学应用技术学院,转发报文 在网络间截获发送到远方网段的报文，起转发作用 路由选择 选择最合理的路由，引导通信。 数据分片和重组 路由器在转发报文的过程中，为了便于在网络间传 送报文，按照预定的规则把大的数据包分解成适当 大小的数据包，到达目的地后再把分解的数据包包 装成原有格

9、式。,路由器的作用,7.1 网络设备,计算机网络技术,21,沈阳理工大学应用技术学院,CPU,RAM,NVRAM,闪存,ROM,接口,系统核心，执行OS指令或用户指令,随机存取存储器，用于存储路由表和作为缓冲区，关机数据消失,非易失的存储器，用于存储路由表备份配置文件，关机数据保留,可编程、可擦除ROM，保存OS的映像,用来存放开机诊断程序，引导程序，操作系统,物理：以太网口，console口，serial口，AUX口。 逻辑：loopback口，子接口,路由器的硬件组成,7.1 网络设备,计算机网络技术,22,沈阳理工大学应用技术学院,7.2 传输介质,双绞线、 同轴电缆(粗、细),金属导体

10、,光纤,无线,无线电、微波、卫星、红外线,计算机网络技术,23,沈阳理工大学应用技术学院,7.2 传输介质,1、双绞线（Twist Pair，TP）,-螺旋绞合的双导线 -每根4对、25对、50对、1000对 -典型连接距离100m（LAN） -RJ45插座、插头 -优缺点： 成本低 组装密度高、节省空间 安装容易（综合布线系统） 平衡传输（高速率） 抗干扰性一般 连接距离短,计算机网络技术,24,沈阳理工大学应用技术学院,屏蔽双绞线(STP) 非屏蔽双绞线(UTP),以铝箔屏蔽以减少干扰和串音，应用较少,无任何屏蔽层， 应用广泛,7.2 传输介质,双绞线的分类,计算机网络技术,25,沈阳理工

11、大学应用技术学院,该类双绞线的最高传输频率为20MHz，最高传 输速率为16Mbit/s，可用于语音传输和最高传 输速率为16Mbit/s的数据传输。,各类双绞线的特性,3类双绞线,4类双绞线,3类双绞线的最高传输频率为16MHz，最高传 输速率为10Mbit/s，用于语音和最高传输速率 为10Mbit/s的数据传输。,7.2 传输介质,计算机网络技术,26,沈阳理工大学应用技术学院,与5类双绞线相比，超5类双绞线的衰减和串扰 更小，可提供更坚实的网络基础，满足大多数 应用的需求。,5类双绞线,超5类双绞线,5类双绞线电缆使用了特殊的绝缘材料，使其 最高传输频率达到100MHz。,7.2 传输

12、介质,计算机网络技术,27,沈阳理工大学应用技术学院,标准制定机构和制造商正在考虑利用一种新型 的铜缆系统，其带宽可以高达600MHz。,6类双绞线,7类双绞线,6类双绞线的最高频率为200MHz频率， 连接 千兆以太网时连接距离可以达到标准的100m。,7.2 传输介质,计算机网络技术,28,沈阳理工大学应用技术学院,双绞线的连接标准,ANSI/EIA/TIA568商业大楼电信布线标准 规定了两种双绞线的线序。,7.2 传输介质,交叉线,直连线,计算机网络技术,29,沈阳理工大学应用技术学院,EIA-568A 绿白 绿 橙白 蓝 蓝白 橙 棕白 棕,EIA-568B 橙白 橙 绿白 蓝 蓝白

13、 绿 棕白 棕,两种标准,7.2 传输介质,双绞线的制作,准备工具,双绞线（5类UTP） RJ-45接头（水晶头） 网线钳 测线仪,计算机网络技术,30,沈阳理工大学应用技术学院, 剪一段适当长度的网线（小于100米），用网 线钳剥去外皮约2.5厘米，将4对细线扇形分开。 将细线按白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、 白棕、棕的顺序排列。将8条线并拢，排在一个 平面上，拉直。网线剪齐，留约1.5厘米长度。 水晶头金属片向前，卡口处向下，将网线插 入水晶头内，注意白橙线对准第一脚。检查是 否充分、整齐的排列插入，用网线钳压紧即可,7.2 传输介质,网线制作,计算机网络技术,31,沈阳理工大学应用技术学

14、院,交叉线：同种接口 交换机-交换机、PC-PC、HUB-HUB(标准端口) 直连线：异种接口 PC/路由器-交换机/HUB、HUB-HUB(级连端口),交叉线和直连线的使用,7.2 传输介质,计算机网络技术,32,沈阳理工大学应用技术学院,7.2 传输介质,2、同轴电缆,组成,计算机网络技术,33,沈阳理工大学应用技术学院,细缆,7.2 传输介质,粗缆,2、同轴电缆,分类,用于计算机网络中的基带同轴电缆的特征阻 抗为50，主要的型号有RG-8和RG-58，其中 RG-8称为粗同轴电缆（简称为粗缆），RG-58 称为细同轴电缆（简称为细缆）。,使用BNC接头,使用AUI接头,计算机网络技术,3

15、4,沈阳理工大学应用技术学院,有光脉冲-1，无光脉冲-0,7.2 传输介质,3、光纤,传输原理光的全反射,光从折射率高的介质（纤芯）射到折射率低 的介质（玻璃包层）时会产生折射。当入射 角临界值时产生全反射，不泄漏。,调制方法亮度调制,应用领域,局域网主干、电信网络、服务器连接,计算机网络技术,35,沈阳理工大学应用技术学院,光纤的分类,7.2 传输介质,多模光纤,单模光纤,以一定角度进入光纤的一束光。可以让多条光 波以不同的入射角（但必须大于临界值）进入 同一条纤芯进行传输，将这类光纤称为多模。,当光纤的直径减小到只允许一个波长的光波传 输时，这时的光纤就如同一根波导体，没有反 射，而是沿直

16、线传输，将这种光纤称为单模。,计算机网络技术,36,沈阳理工大学应用技术学院, 单模光纤采用激光二极管（LD）作为光源， 而多模光纤采用发光二极管（LED）为光源； 多模光纤的芯线粗，传输速率低、距离短， 整体的传输性能差，但成本低，一般用于建筑 物内或地理位置相邻的环境中； 单模光纤的纤芯相应较细，传输频带宽、容 量大、传输距离长，但需激光源，成本较高， 通常在建筑物之间或地域分散的环境中使用。,多模光纤与单模光纤的主要区别,7.2 传输介质,计算机网络技术,37,沈阳理工大学应用技术学院,光纤的优缺点,7.2 传输介质,传输带宽高：仅受光电转换器件的限制（100Gb/s） 传输损耗小，适合长距离传输 抗干扰性能极好、误码率低，保密性好 轻便 价格较高 需要光电转换,计算机网络技术,38,沈阳理工大学应用技术学院,7.2 传输介质,4、无线介质,主要类型,应用领域,无线电、地面微波 通信卫星